編號：no.20課題：合成氣生產甲醇工藝流程
授課內容：合成氣制甲醇工藝流程
知識目標：
● 了解合成氣制甲醇過程對原料的要求
● 掌握合成氣制甲醇原則工藝流程
能力目標：
● 分析和判斷合成氣組成對反應過程及產品的影響
● 對比高壓法與低壓法制甲醇的優缺點
思考與練習：
● 合成氣制甲醇工藝流程有哪些部分構成？
● 對比高壓法與低壓法制甲醇的優缺點
● 合成氣生產甲醇對原料有哪些要求？如何滿足？
授課班級：
授課時間： 年月日
四、生產甲醇的工藝流程
（一）生產工序
合成氣合成甲醇的生產過程，不論採用怎樣的原料和技術路線，大致可以分為以下幾個工序，見圖5-1。
氣態烴或co、co2h2、co、co2比例合適5、10、32mpa
液態烴、煤h2含硫量小於0.2ppm
蒸汽精甲醇成品粗甲醇
或氧、空氣
圖5-1 甲醇生產流程圖
1．原料氣的製備
合成甲醇，首先是製備原料氫和碳的氧化物。一般以含碳氫或含碳的資源如天然氣、石油氣、石腦油、重質油、煤和乙炔尾氣等，用蒸汽轉化或部分氧化加以轉化，使其生成主要由氫、一氧化碳、二氧化碳組成的混合氣體，甲醇合成氣要求（h2－co2）/（co+co2）=2.1左右。
合成氣中還含有未經轉化的甲烷和少量氮，顯然，甲烷和氮不參加甲醇合成反應，其含量越低越好，但這與製備原料氣的方法有關；另外，根據原料不同，原料氣中還可能含有少量有機和無機硫的化合物。
為了滿足氫碳比例，如果原料氣中氫碳不平衡，當氫多碳少時（如以甲烷為原料），則在製造原料氣時，還要補碳，一般採用二氧化碳，與原料同時進入裝置；反之，如果碳多，則在以後工序要脫去多餘的碳（以co2形式）。
2．淨化
淨化有兩個方面：
一是脫除對甲醇合成催化劑有毒害作用的雜質，如含硫的化合物。原料氣中硫的含量即使降至1ppm，對銅係催化劑也有明顯的毒害作用，因而縮短其使用壽命，對鋅系催化劑也有一定的毒害。經過脫硫，要求進入合成塔氣體中的硫含量降至小於0.
2ppm。脫硫的方法一般有濕法和乾法兩種。脫硫工序在整個制甲醇工藝流程中的位置，要根據原料氣的製備方法而定。
如以管式爐蒸汽轉化的方法，因硫對轉化用鎳催化劑也有嚴重的毒害作用，脫硫工序需設定在原料氣裝置之前；其它制原料氣方法，則脫硫工序設定在後面。
二是調節原料氣的組成，使氫碳比例達到前述甲醇合成的比例要求，其方法有兩種。
（1）變換。如果原料氣中一氧化碳含量過高（如水煤氣、重質油部分氧化氣），則採取蒸汽部分轉換的方法，使其形成如下變化反應：co+h2oh2 + co2。
這樣增加了有效組分氫氣，提高了系統中能的利用效率。若造成co2多餘，也比較容易脫除。
（2）脫碳。如果原料氣中二氧化碳含量過多，使氫碳比例過小，可以採用脫碳方法除去部分二氧化碳。脫碳方法一般採用溶液吸收，有物理吸收和化學吸收兩種方法。
3．壓縮
通過往復式或透平式壓縮機，將淨化後的氣體壓縮至合成甲醇所需要的壓力，壓力的高低主要視催化劑的效能而定。
4．合成
根據不同的催化劑，在不同的壓力下，溫度為240～270℃或360～400℃，通過催化劑進行合成反應，生成甲醇。由於受催化劑選擇性的限制，生成甲醇的同時，還有許多副反應伴隨發生，所以得到的產品是以甲醇為主和水以及多種有機雜質混合的溶液，即粗甲醇。
5．蒸餾
粗甲醇通過蒸餾方法清除其中有機雜質和水，而製得符合一定質量標準的較純的甲醇。稱精甲醇。同時，可能獲得少量副產物。
（二）工藝流程
工業上合成甲醇工藝流程主要有高壓法和中、低壓法。
1．高壓法合成甲醇的工藝流程
高壓法工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑，在高溫高壓下合成甲醇的流程，如圖5-2所示。
由壓縮工段送來的具有31.36mpa壓力的新鮮原料氣，先進入鐵油分離器（5），在此與迴圈壓縮機（4）送來的迴圈氣匯合。這兩種氣體中的油汙、水霧及羰基化合物等雜質同時在鐵油分離器中除去，然後進入甲醇合成塔（1）。
co與h2在塔內於30mpa左右壓力和360～420℃溫度下，在鋅鉻催化劑上反應生成甲醇。轉化後的氣體經塔內熱交換預熱剛進入塔內的原料氣，溫度降至160℃以下，甲醇含量約為3%。經塔內熱交換後的轉化氣體混合物出塔，進入噴淋式冷凝器（2），出冷凝器後混合物氣體溫度降至30～35℃，再進入高壓甲醇
圖5-2 高壓法合成甲醇工藝流程
1－合成塔；2－水冷凝器；3－甲醇分離器；4－迴圈壓縮機；5－鐵油分離器；6－粗甲醇中間槽
分離器（3）。從甲醇分離器出來的液體甲醇減壓至0.98～1.
568mpa後送入粗甲醇中間槽（6）。由甲醇分離器出來的氣體，壓力降至30mpa左右，送迴圈壓縮機以補充壓力損失，使氣體迴圈使用。
為避免惰性氣體（n2、ar及ch4）在反應系統中積累，在甲醇分離器後設有放空管，以維持迴圈氣中惰性氣體含量在15%～20%左右。
原料氣分兩路進入合成塔。一路經主線（主閥）由塔頂進入，並沿塔壁與內件之間的環隙流至塔底，再經塔內下部的熱交換器預熱後，進入分氣盒；另一路經過副線（副閥）從塔底進入，不經熱交換器而直接進入分氣盒。在實際生產中可用副閥來調節催化層的溫度，使h2和co能在催化劑的活性溫度範圍內合成甲醇。
2．低壓法合成甲醇工藝流程
低壓工藝流程是指採用低溫、低壓和高活性銅基催化劑，在5mpa左右壓力下，由合成氣合成甲醇的工藝流程，如圖5-3所示。
圖5-3 低壓法甲醇合成的工藝流程
1－加熱爐；2－轉化爐；3－廢熱鍋爐；4－加熱器5－脫硫器；6，12，17，21，24－水冷器；
7－氣液分離器；8－合成氣壓縮機；9－迴圈氣壓縮機；10－甲醇合成塔；11，15－熱交換器；
13－甲醇分離器；14－粗甲醇中間槽；16－脫輕組分塔；18－分離塔；19，22－再沸塔；20－甲醇精餾塔；23－co2吸收塔
天然氣經加熱爐（1）加熱後，進入轉化爐（2）發生部分氧化反應生成合成氣，合成氣經廢熱鍋爐（3）和加熱器（4）換熱後，進入脫硫器（5），脫硫後的合成氣經水冷卻和汽液分離器（7），分離除去冷凝水後進入合成氣三段離心式壓縮機（8），壓縮至稍低於5mpa。從壓縮機第三段出來的氣體不經冷卻，與分離器出來的迴圈氣混合後，在迴圈壓縮機（9）中壓縮到稍高於5mpa的壓力，進入合成塔（10）。迴圈壓縮機為單段離心式壓縮機，它與合成氣壓縮機一樣都採用氣輪機驅動。
合成塔頂尾氣經轉化後含co2量稍高，在壓縮機的二段後，將氣體送入co2吸收塔（23），用k2co3溶液吸收部分co2，使合成氣中co2保持在適宜值。吸收了co2的k2co3溶液用蒸汽直接再生，然後迴圈使用。
合成塔中填充cuo-zno-al2o3催化劑，於5mpa壓力下操作。由於強烈的放熱反應，必須迅速移出熱量，流程中採用在催化劑層中直接加入冷原料的冷激法，保持溫度在240～270℃之間。經合成反應後，氣體中含甲醇3.
5%～4%（體積），送入加熱器（11）以預熱合成氣，塔（10）釜部物料在水冷器（12）中冷卻後進入分離器（13）。粗甲醇送中間槽（14），未反應的氣體返回迴圈壓縮機（9）。為防止惰性氣體的積累，把一部分迴圈氣放空。
粗甲醇中甲醇含量約80%，其餘大部分是水。此外，還含有二甲醚及可溶性氣體，稱為輕餾分。水、酯、醛、酮、高階醇稱為重餾分。
以上混合物送往脫輕組分塔（16），塔頂引出輕餾分，塔底物送甲醇精餾塔（20），塔頂引出產品精甲醇，塔底為水，接近塔釜的某一塔板處引出含異丁醇等組分的雜醇油。產品精甲醇的純度可達99.85%（質量）。
甲醇的工藝流程
目前工業上幾乎都是採用一氧化碳 二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇.典型的流程包括原料氣製造 原料氣淨化 甲醇合成 粗甲醇精餾等工序.天然氣 石腦油 重油 煤及其加工產品 焦炭 焦爐煤氣 乙炔尾氣等均可作為生產甲醇合成氣的原料.天然氣與石腦油的蒸氣轉化需在結構複雜造價很高的轉化爐中進行.轉化爐設定有輻射...
合成甲醇工藝流程圖
一 總圖 脫硫後焦爐氣 甲醇外售 馳放氣作燃料氣 二 氣櫃 1 系統圖 25 200mmh2o 700 mmh2o去焦爐氣壓縮 30 新鮮水來自來水總管 汙水去生化處理 2 物料平衡表 三 焦爐氣壓縮 1 系統圖0.3172mpa 14040 200mmh2o 25 分離水 400.957 mpa ...
焦爐氣甲醇生產工藝流程
一 流程簡述 來自化產車間的焦爐煤氣經氣櫃前焦炭過濾器除油並脫除硫化氫後進入氣櫃緩衝穩壓，經焦爐氣壓縮機四級壓縮並分離油水後進精脫硫工段將焦爐氣中的總硫脫除至0.1ppm以下進入轉化工段，與空分工段來的氧氣反應將焦爐氣中的甲烷轉化為co co2 h2。轉化氣經 熱量並進一步脫除總硫後進合成工段，經二...